JP4128426B2 - 電動ファンモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両のラジエータを冷却するためのファンを駆動する電動ファンモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や２輪車等のラジエータを冷却するためのファンを駆動する電動ファンモータでは、ロータがハウジングに回転可能に収容されており、このハウジングから突出すると共にロータと一体に回転する出力軸の先端にファン部材が固定されている。そして、電動ファンモータが作動してファン部材が回転するとラジエータが冷却される。
【０００３】
電動ファンモータは、車両における水溜り等を走行する際に水没等によって被水する部位に配置されるため、出力軸廻りにシール部材を設け、ハウジング内への浸水を防止している。このような防水構造については、従来より種々の工夫がされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような防水構造を有するモータの一例を図２に基づいて説明する。図２に示す電動ファンモータ１００では、ハウジング１０２内にロータ１０４が回転可能に収容されている。具体的には、ハウジング１０２はハウジング本体１０６とエンドハウジング１０８とで構成されており、このハウジング本体１０６とエンドハウジング１０８とで形成する空間内にセンタピース１１０とプリントコイル１１２とで構成されるロータ１０４を収容している。プリントコイル１１２はセンタピース１１０の長手方向中央部における外周部に固着している。
【０００５】
また、センタピース１１０の軸心部には、出力軸１１４が貫通して固着されている。出力軸１１４の一端部は、エンドハウジング１０８に保持された軸受１１６によって回転自在に支持されている。一方、出力軸１１４の他端部は、ハウジング本体１０６の軸心部に設けられた開口部１０６Ａからハウジング１０２の外部に突出している。この出力軸１１４のハウジング１０２から突出した部分が図示しないファン部材に接続されるようになっている。ハウジング本体１０６の開口部１０６Ａは、該ハウジング本体１０６の軸心部から軸線方向に突設された円筒部１１８の先端に設けられており、この円筒部１１８の内側に保持された軸受１２０が出力軸１１４の中間部を回転自在に支持している。すなわち、ロータ１０４は、軸受１１６、１２０及び出力軸１１４を介してハウジング１０２に回転自在に支持されている。
【０００６】
さらに、ハウジング本体１０６及びエンドハウジング１０８には、それぞれプリントコイル１１２と対向するようにマグネット１２２が固定配置されている。また、エンドハウジング１０８には、スプリング１２４の付勢力によってプリントコイル１１２に圧接するブラシ１２６が保持されている。これにより、ブラシ１２６を介してプリントコイル１１２に給電すると、該プリントコイル１１２には磁界が発生し、この磁界がマグネット１２２の磁界と作用してプリントコイル１１２に回転トルクが発生する。この回転トルクによって、電動ファンモータ１００では、ロータ１０４が出力軸１１４と共に回転する構成である。
【０００７】
そして、ハウジング１０２を構成するハウジング本体１０６の円筒部１１８の外周部には、円筒状部材１２８が圧入によって嵌着されている。この円筒状部材１２８は、円筒部１１８に嵌着された状態で該円筒部１１８の開口部１０６Ａ側端部よりも突出している。この円筒状部材１２８の突出部分における内周面と出力軸１１４の外周面との間には、オイルシール１３０が挿設されている。これにより、仮に電動ファンモータ１００が完全に水没しても、オイルシール１３０によって、出力軸１１４を突出させる開口部１０６Ａからハウジング１０２内への浸水、直接的には開口部１０６Ａ（ファン部材）側の軸受１２０への被水が防止される構成である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−３０７５５２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の電動ファンモータ１００では、オイルシール１３０を保持するために、ハウジング本体１０６の円筒部１１８に別部品である円筒状部材１２８を嵌着する構成であるため、部品点数及び組付工数が多いという問題があった。また、特許文献１に記載された構成でも、同様に別部材であるリテイナによってシール部材を保持するようになっており、部品点数及び組付工数が多いという問題があった。
【００１０】
また、単に円筒状部材１２８を円筒部１１８に圧入するのみでは、円筒部１１８及び円筒状部材１２８の寸法誤差や圧入による変形等によって円筒状部材１２８が出力軸１１４に対し芯ズレするため、オイルシール１３０の出力軸１１４に対する芯ズレを防止する（芯出しする）ために、上記圧入後でオイルシール１３０の組付前に円筒状部材１２８の内周面に切削等の加工を施す必要があった。
【００１１】
本発明は、上記事実を考慮して、ハウジング内への浸水を防止する機能を維持しつつ部品点数及び組付工数を削減することができる電動ファンモータを得ることが目的である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る電動ファンモータは、ロータを回転可能に収容するハウジングと、前記ハウジングと固定されたシャフトと、前記ロータに筒状に形成されると共に、前記シャフトが軸芯部に挿通され、前記シャフトに軸受を介して回転可能に支持されたセンタピースと、前記軸受を前記シャフトの軸線方向に支持するフランジ部と、前記ハウジングの開口部から突出した出力軸とを備えて構成され、前記ロータに固定された出力部材と、円筒状に形成されると共に、前記ハウジングにおける前記開口部の縁部から前記出力軸の軸線方向に沿って一体に延設され、該出力軸を挿通させる筒状部と、前記出力軸の外周面と前記筒状部の内周面との間に設けられたシール部材と、を備えている。
【００１３】
請求項１記載の電動ファンモータでは、ハウジング内にロータが回転可能に収容されており、該ロータと一体に回転する出力軸がハウジングの開口部を挿通して該ハウジング外に突出している。この出力軸におけるハウジング外に（筒状部よりも）突出した部分に、例えばラジエータ冷却用のファン部材が接続される。そして、出力軸がロータと共に回転すると、該出力軸に接続されたファン部材が回転してラジエータが冷却される。
【００１４】
また、ハウジングの開口縁部から延設された筒状部には出力軸が挿通しており、互いに対向する筒状部の内周面と出力軸の外周面との間に設けられたシール部材が、出力軸を外部に突出させるための開口部からハウジング内への浸水を防止している。
【００１５】
ここで、シール部材がハウジングの筒状部と出力軸との間に設けられているため、換言すれば、シール部材を保持するための筒状部がハウジングと一体に形成されているため、従来のようにハウジングとは別部品である円筒状部材をハウジングに取り付けることなくシール部材を保持することができる。すなわち、シール部材を保持するための部品点数が少なく、組付工数も削減される。
【００１６】
また、単にハウジングから延設された筒状部によってシール部材を保持するため、従来の如く円筒部に筒状部材を圧入によって嵌着するために問題となる２部材の寸法誤差の累積や圧入に伴う変形等がなく、シール部材の出力軸に対する許容できない芯ズレが生じ難い。このため、シール部材の組付前に筒状部の内周面を切削等によって仕上げる工程を不要とすることもできる。
【００１７】
このように、請求項１記載の電動ファンモータでは、ハウジング内への浸水を防止する機能を維持しつつ部品点数及び組付工数を削減することができる。
【００１８】
請求項２記載の発明に係る電動ファンモータは、請求項１記載の電動ファンモータにおいて、前記ハウジングは、金属材より成り、プレス加工によって前記筒状部が一体に形成されている、ことを特徴としている。
【００１９】
請求項２記載の電動ファンモータでは、通常磁路を形成するためのヨークを兼ねるハウジングが金属材にて構成されており、このハウジングには、低コスト（材料コスト及び加工コスト）で高い寸法精度が得られるプレス加工によって筒状部が一体に形成されている。このため、筒状部の寸法精度（内周面の真円度）が高く、該筒状部内でシール部材が出力軸に対し芯ズレすることなく適正に保持され、低コストでハウジング開口部の良好なシール性が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る電動ファンモータ１０について、図１に基づいて説明する。
【００２１】
図１には、電動ファンモータ１０が断面図にて示されている。この図に示される如く、電動ファンモータ１０は、ロータ１２と、ロータ１２に固定される出力部材１４と、出力部材１４の出力軸１６を開口部１８Ａから外側に突出させた状態でロータ１２を回転可能に収容するハウジング１８と、出力軸１６とハウジング１８との間に配設され開口部１８Ａをシールするオイルシール２０とを主要構成要素として構成されている。以下、この順に説明する。
【００２２】
ロータ１２は、センタピース２２と、センタピース２２に固定されたプリントコイル２４とを備えて構成されている。センタピース２２は、略筒状に形成されており、その軸芯部に挿通されたシャフト２６に軸受２８、３０を介して回転可能に支持されている。なお、軸受２８、３０は、センタピース２２内の互いに異なる端部近傍に収容されて該センタピース２２を支持している。
【００２３】
プリントコイル２４は、略円板状に形成され、その軸芯部に形成された取付孔にセンタピース２２を挿通させた状態で、該センタピース２２の軸方向中央部における外周部に固着されている。すなわち、プリントコイル２４は、センタピース２２と一体にシャフト２６の軸芯廻りに回転するようになっている。
【００２４】
出力部材１４は、出力軸１６と、出力軸１６の一端部に一体に設けられたフランジ部３２とを備えて構成されている。出力軸１６は、その根元部分が円柱状に形成されてシール嵌合部１６Ａとされると共に、その先端部がおねじ部１６Ｂとされている。また、出力軸１６におけるシール嵌合部１６Ａとおねじ部１６Ｂとの間の中間部が断面視で非円（回り止め）形状とされたファン嵌合部１６Ｃとされており、さらにシール嵌合部１６Ａとファン嵌合部１６Ｃとの間には鍔部１６Ｄが径方向外側に延設されている。
【００２５】
この出力軸１６には、エンジン冷却用のファン部材（図示省略）が固定されるようになっている。具体的には、ファン嵌合部１６Ｃに回り止め状態で嵌合したファン部材を、おねじ部１６Ｂに螺合したナット（図示省略）と鍔部１６Ｄとの間に挟持して固定する構成である。
【００２６】
一方、フランジ部３２には、周方向に等間隔で複数の透孔３２Ａが設けられている。各透孔３２Ａは、センタピース２２の軸受２８側の端面２２Ａに開口して設けられた複数のねじ孔２２Ｂにそれぞれ対応している。そして、フランジ部３２は、各透孔３２Ａを貫通してねじ孔２２Ｂにねじ込まれたボルト３４の頭部３４Ａとセンタピース２２の端面２２Ａとの間に挟持されて該センタピース２２に固定されている。
【００２７】
これにより、出力部材１４がロータ１２に同軸的に固定され、該出力部材１４の出力軸１６（ファン部材）がロータ１２と一体にシャフト２６の軸芯廻りに（シャフト２６と同軸的に）回転する構成である。なお、出力部材１４は、センタピース２２への固定状態で、そのフランジ部３２がセンタピース２２の端面２２Ａ側の開口を閉塞している。すなわち、センタピース２２をシャフト２６に支持するための軸受２８が出力部材１４によってカバーされている。
【００２８】
ハウジング１８は、ハウジング本体３６とエンドハウジング３８との接合によって構成されている。ハウジング本体３６は、略有底円筒状に形成され主にセンタピース２２のプリントコイル２４よりも端面２２Ａ側部分及び出力部材１４の一部を収容するカバー部４０と、カバー部４０よりも大径の略有底短円筒状に形成され主にプリントコイル２４及びマグネット５４（後述）を収容するヨーク部４２とを備えている。
【００２９】
ヨーク部４２は、その底部４２Ａの中央部においてカバー部４０と連通している。換言すれば、ヨーク部４２の底部４２Ａがカバー部４０のヨーク部４２側の開口端から径方向外側に延設されている。このハウジング本体３６は、金属材より成り、プレス加工によって全体として一体に形成されている。
【００３０】
また、カバー部４０におけるヨーク部４２と反対側に位置する底部４０Ａには、出力軸１６を挿通させて外部に突出させる開口部１８Ａが設けられている。この開口部１８Ａの縁部からはシール保持部４４が一体に延設されているが、これについては後述するオイルシール２０と共に説明する。
【００３１】
エンドハウジング３８は、ハウジング本体３６側に開口する略カップ状に形成され軸芯部に位置する保持部４６と、保持部４６の径方向外側に延設されヨーク部４２に対応した径を有する円板（ドーナツ）状のヨーク部４８と、保持部４６の周方向の一部における径方向外側にヨーク部４８を一部切り欠いて連設されたブラシ保持部５０とが一体に形成されている。
【００３２】
このエンドハウジング３８は、ハウジング本体３６と同様の金属材より成り、プレス加工によって全体として一体に形成されている。そして、エンドハウジング３８は、そのヨーク部４８がハウジング本体３６のヨーク部４２と接合されて、該ヨーク部４２の開口端を閉塞してハウジング本体３６に固定されている。
【００３３】
保持部４６の軸芯部には、貫通孔５２Ａを有するボス部５２が一体に設けられておいる。このボス部５２（貫通孔５２Ａ）は、シャフト２６におけるセンタピース２２の軸受３０側の端部から突出した大径部２６Ａに嵌合した状態で固定されている。すなわち、ハウジング１８がシャフト２６に固定されており、該シャフト２６に回転可能に支持されたロータ１２はハウジング１８内に回転可能に収容されている。
【００３４】
ヨーク部４８の内面には、マグネット５４が固定されている。マグネット５４は環状に形成されると共にプリントコイル２４と同軸的に配置されており、該プリントコイル２４と所定間隔だけ離間して対向している。すなわち、マグネット５４とプリントコイル２４との間には所定間隔のエアギャップが形成されている。一方、プリントコイル２４とハウジング本体３６のヨーク部４２内面との間にも別途所定距離のエアギャップが形成されている。また、マグネット５４は、その周方向にＳ極とＮ極とが交互に着磁されている。
【００３５】
そして、エンドハウジング３８のブラシ保持部５０には、長手方向一端部がプリントコイル２４の板面に対向して開口したブラシホルダ５６が固定されており、ブラシホルダ５６にはブラシ５８が長手方向に移動可能に収容されている。ブラシホルダ５６は、樹脂材等の絶縁材料にて構成されている。また、ブラシホルダ５６の閉塞された長手方向他端部とブラシ５８との間にはスプリング６０が配設されており、ブラシ５８は、スプリング６０の付勢力によってプリントコイル２４に圧接している。このブラシ５８には、外部から駆動電流が供給されるようになっている。
【００３６】
以上により、本実施の形態係る電動ファンモータ１０は、所謂プリントモータとされており、ブラシ５８を介してプリントコイル２４に給電すると、該プリントコイル２４に磁界が発生し、この磁界がマグネット５４の磁界と作用してプリントコイル２４に回転トルクが発生するようになっている。そして、この回転トルクによって、電動ファンモータ１０では、ロータ１２が出力軸１６と一体に回転する構成である。
【００３７】
また、ハウジング本体３６とエンドハウジング３８とが接合して構成されたハウジング１８には、これらのハウジング本体３６とエンドハウジング３８とを共に貫通する取付孔６２が設けられており、車体への取付用とされている。具体的には、電動ファンモータ１０は、車両におけるラジエータの近傍に配置され、取付孔６２に挿通されるボルト等によって車体に固定される。
【００３８】
さらに、ハウジング１８を構成するハウジング本体３６のヨーク部４２の外周部には、外気温とハウジング１８内の内部温度との差による圧力差を生じさせないための呼吸孔６４が設けられている。すなわち、呼吸孔６４は、電動ファンモータ１０の作動に伴う発熱や外気温の上昇によってハウジング１８内の空気が膨張しても該空気を外部に逃すことによってハウジング１８内外の圧力を一定に保つようになっている。この呼吸孔６４には筒状のホースジョイント部材６６が連通状態で取り付けられており、ホースジョイント部材６６には図示しない配管ホースの一端部が接続されるようになっている。配管ホースの他端部は車両における浸水或いは被水しない部位に下向き乃至水平向きで配置され、呼吸孔６４からハウジング１８内への浸水を防止する構成である。
【００３９】
そして、上記の通り、ハウジング１８における出力軸１６を貫通させる開口部１８Ａは、本発明におけるシール部材としてのオイルシール２０によってシールされるようになっている。以下、具体的に説明する。
【００４０】
ハウジング１８を構成するハウジング本体３６における開口部１８Ａの縁部からは、略円筒状に形成された本発明における筒状部としてのシール保持部４４が該ハウジング１８の外側に向けて一体に延設されている。このシール保持部４４は、上記の通りプレス加工によってハウジング本体３６に一体に形成されており、その加工精度（内周面の真円度）が高い。すなわち、ハウジング本体３６は、カバー部４０と、ヨーク部４２と、シール保持部４４とが、プレス加工によって一体にかつ精度良く形成されている。
【００４１】
このシール保持部４４は、ハウジング１８がシャフト２６に固定された状態で、該シャフト２６と同軸的に配置されるようになっている。すなわち、シール保持部４４は、シャフト２６の軸芯廻りに回転する出力軸１６と同軸的に配置される（出力軸１６の軸線方向に沿って延設される）構成である。また、シール保持部４４は、その内周面が出力軸１６のシール嵌合部１６Ａの外周面と対向すると共に、その開口端４４Ａから出力軸１６の鍔部１６Ｄよりも先端側部分（おねじ部１６Ｂ、ファン嵌合部１６Ｃ、鍔部１６Ｄ）を突出させるように、その長さが決められている。
【００４２】
そして、このシール保持部４４の内周面と出力軸１６のシール嵌合部１６Ａの外周面との間には、ゴム等の弾性材料より成るオイルシール２０が配設されている。具体的には、オイルシール２０は、その外周部がシール保持部４４の内周面に圧接されると共に、その内周部が出力軸１６のシール嵌合部１６Ａの外周面に圧接されている。これにより、オイルシール２０によって、開口部１８Ａからハウジング１８内への浸水が防止される構成である。
【００４３】
また、上記の通りハウジング１８には呼吸孔６４が設けられているため、ハウジング１８内の圧力が外部の圧力よりも低くなることがなく、オイルシール２０設置部位やハウジング本体３６とエンドハウジング３８との接合部等における吸気作用に伴うハウジング１８内への浸水も防止される構成である。
【００４４】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００４５】
上記構成の電動ファンモータ１０では、ブラシ５８を介してプリントコイル２４に駆動電流が供給されて該プリントコイル２４に磁界が発生すると、この磁界がマグネット５４の磁界と作用してプリントコイル２４に回転トルクが発生し、この回転トルクによってロータ１２が出力軸１６と一体に回転する。これにより、出力軸１６に接続されたファン部材が回転し、ラジエータが冷却される。
【００４６】
この電動ファンモータ１０は、車両における水溜りの走行時に完全に水没したり雨水等が被水したりする場合のある位置に配置されるが、このように完全に水没等したりしてハウジング１８の外面に被水した場合でも、オイルシール２０によって、ハウジング１８における出力軸１６を突出させる開口部１８Ａから該ハウジング１８内への浸水が防止される。そして、センタピース２２を支持する開口部１８Ａ（ファン部材）側の軸受２８は、出力部材１４のフランジ部３２によってカバーされており、被水が確実に防止されている。
【００４７】
ここで、出力軸１６のシール嵌合部１６Ａの外周面との間でオイルシール２０を保持するシール保持部４４が、ハウジング１８を構成するハウジング本体３６に一体に形成されているため、従来のようにハウジングとは別部品である円筒状部材をハウジングに取り付けることなくオイルシール２０を保持することができる。すなわち、オイルシール２０を保持するための部品点数が少なく、組付工数も削減される。
【００４８】
また、シール保持部４４がプレス加工によって精度良く形成されているため、オイルシール２０の組付前にシール保持部４４の内周面を切削等によって仕上げたりする工程が不要である。すなわち、ハウジング本体３６と一体のシール保持部４４が精度良く形成されているため、従来の如くオイルシール１３０を保持する円筒状部材１２８をハウジング１０２の円筒部１１８に圧入によって嵌着する構成では問題となる２部材の寸法（加工）誤差の累積や圧入に伴う変形等がなく、上記切削等の加工を施すことなく、オイルシール２０の出力軸１６に対する芯ズレが防止される。
【００４９】
このように、本実施の形態に係る電動ファンモータ１０では、ハウジング１８内への浸水を防止する機能を維持しつつ部品点数及び組付工数を削減することができる。
【００５０】
そして、上記部品点数の削減によって部品管理が容易となり、組付工数の削減及び加工工程の省略によって電動ファンモータ１０の生産性が向上する。また、ハウジング本体３６を一体に形成するプレス加工は、例えば削り出しやダイカスト等と比較して低コストである。これらにより、電動ファンモータ１０は、防水性能を維持しつつ、低コスト化が図られる。
【００５１】
なお、上記の実施の形態では、電動ファンモータ１０がプリントモータである好ましい構成としたが、本発明はこれに限定されず、ハウジング本体３６にシール保持部４４を一体に設ける防水構造を如何なる形式の電動ファンモータに適用しても良い。したがって、例えば、電動ファンモータ１０は、コアにコイルを巻装したアーマチャが筒状のヨーク内で回転するＤＣモータとしても良い。また、図２に示した従来の電動ファンモータ１００におけるハウジング本体１０６（円筒部１１８）に、本発明におけるシール保持部４４を一体に設けることも可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動ファンモータを示す断面図である。
【図２】従来の電動ファンモータを示す断面図である。
【符号の説明】
１０…電動ファンモータ、１２…ロータ、１６…出力軸、１８…ハウジング、１８Ａ…開口部（ハウジングの開口部）、２０…オイルシール（シール部材）、３６…ハウジング本体（ハウジング）、４４…シール保持部（筒状部）

Claims (2)

1. ロータを回転可能に収容するハウジングと、
   前記ハウジングと固定されたシャフトと、
   前記ロータに筒状に形成されると共に、前記シャフトが軸芯部に挿通され、前記シャフトに軸受を介して回転可能に支持されたセンタピースと、
   前記軸受を前記シャフトの軸線方向に支持するフランジ部と、前記ハウジングの開口部から突出した出力軸とを備えて構成され、前記ロータに固定された出力部材と、
   円筒状に形成されると共に、前記ハウジングにおける前記開口部の縁部から前記出力軸の軸線方向に沿って一体に延設され、該出力軸を挿通させる筒状部と、
   前記出力軸の外周面と前記筒状部の内周面との間に設けられたシール部材と、
   を備えた電動ファンモータ。
2. 前記ハウジングは、金属材より成り、プレス加工によって前記筒状部が一体に形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の電動ファンモータ。

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